Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ и СВЯЗИ

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

 

 

 

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

Методические указания к лабораторным работам

 для студентов всех форм обучения специальности 05B071800  –

Электроэнергетика

 

 

 

Алматы 2011 г.

СОСТАВИТЕЛЬ: С.Б. Алексеев. Математические задачи и компьютерное моделирование в электроприводе. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения специальности 05B071800  – Электроэнергетика.­– Алматы: АУЭС, 2011. – 24с.

       Методические указания содержат необходимые теоретические положения, программу выполнения работ, методику подготовки и проведения экспериментов,  анализа полученных результатов.

       Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальности 05B071800 – Электроэнергетика.

       Ил.14  , библиогр.- 3 назв.  

 

Рецензент: канд. техн. наук, проф. Р.М. Шидерова. 

            

 

         Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества “Алматинский университет энергетики связи” на 2011 г.

 

 

 НАО “Алматинский университет энергетики и связи”, 2011 г.

 

Сводный план 2011 г., поз. 87 Введение

 

         Расчетные  задачи, возникающие при разработке современных электрических и электромеханических систем, связаны с решением нелинейных систем дифференциальных уравнений высоких порядков. Решение и исследование этих уравнений аналитическими методами  в большинстве случаев  оказывается либо вовсе невозможным, либо слишком сложным и не приводит к результатам, пригодным для инженерных расчетов.

         Поэтому в настоящее время  получают широкое распространение методы математического моделирования и исследования подобных систем.

         Математическое моделирование  является способом исследования рассматриваемого объекта  или характеристик изучаемого явления, основанным  на использовании математического описания ( математической модели ) реальных физических процессов.

         Целью математического моделирования является определение количественных соотношений между отдельными  параметрами реального объекта путем изучения функциональных зависимостей, содержащихся в математической модели.

        С помощью современного компьютера и соответствующего программного обеспечения моделирование может быть проведено непосредственно по системе дифференциальных уравнений, описывающих происходящие процессы в исследуемом объекте или с использованием структурной модели.

         При структурном методе моделирования модель представляется в виде отдельных блоков, имитирующих работу физических узлов. Эти блоки представляют собой элементарные типовые звенья, применяемые в теории автоматического регулирования: усилительное (К), дифференцирующее (Тs), интегрирующие (1/Тs), апериодическое (1 /Тs +1), колебательное (К / sТ² +2εsТ +1), запаздывающие (Ке^-sТ).

         В качестве параметров структурной схемы модели используются постоянные времени Т и коэффициенты усиления К, которые рассчитываются или определяются экспериментально.

         Применение структурного метода моделирования требует наличия в применяемом программном обеспечении библиотеки стандартных схем отдельных электромеханических устройств, построенных на основе достаточно полного математического описания протекающих в них процессов.    

         В данной методической разработке моделирование осуществляется на базе прикладного программного пакета  MATLAB, имеющего широкие возможности по моделированию электрических и электромеханических систем.       

         1 Лабораторная работа. Виртуальная модель трансформатора в определении параметров холостого хода и режима короткого замыкания

 

          Цель работы:  используя методы моделирования электрических схем в среде программного обеспечения  Matlab исследовать работу однофазного трансформатора, определить его параметры и характеристики.

 

1.1 Основные положения к выполнению работы

 

Трансформатор состоит из замкнутого стального магнитопровода, на котором располагаются две или несколько обмоток, электрически не соединенных между собой (см. рисунок 1.1а).

Часть магнитопровода, на которой располагаются обмотки, называется стержнем. Первичной обмоткой называется та, к которой подается электрическая энергия; к вторичной обмотке присоединяются приемники энергии.

                 

                  

 

 

 

  а)                                                           б)                                               

         Рисунок 1.1 – а) трансформатор; б) электрическая схема для проведения измерений

 

С целью уменьшения потерь на вихревые токи магнитопровод собирается из листов электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм. Листы изолируются друг от друга тонкой бумагой или лаком.

Для определения параметров трансформатора проводят опыты холостого хода и короткого замыкания [1].